JPH116704A - 円筒形ワークの外形検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】いかなる外径の管体であっても、また、その外
周面がいかなる形に変形している管体であっても、その
外形状を自動矯正が可能なように正確かつ迅速に測定し
検査することができるようにする。 【解決手段】円周方向の一部に中心角度９０°の切欠部
１９を有する円環状の回転枠２０をその中心周りで回転
可能に固定枠１８に支持させ、この円環状回転枠２０の
周部で中心角度９０°の等距離を隔てた複数箇所には、
管体Ｗの外周面に対して押付け付勢される接触ローラ３
４を持った４個の接触式センサ２７が径方向姿勢に取り
付けられており、円環状回転枠２０を９０°の中心角度
に亘って往復回転駆動させる時の回転角度および各セン
サ２７の接触ローラ３４の径方向の移動量をパソコンに
取り込んで演算することにより、管体Ｗの外周面形状を
検査するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円筒形ワークの外形
検査装置で、詳しくは鋼管などの円筒形ワークの製造工
程において楕円形状などに変形した円筒形ワークを所定
の真円形状に自動矯正等するために該円筒形ワークの外
周面形状を検査するために使用される円筒形ワークの外
形検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管などの円筒形ワークのうち外径が小
さいワークの外形状を検査する手段として、従来一般に
は、図１３に示すように、帯状レーザー領域５０を形成
可能な複数組または一組のレーザー装置５１を固定状態
に設け、円筒形ワークＷをその外周面が上記帯状レーザ
ー領域５０内で移動するように回転させたり、あるい
は、図１４に示すように、円周方向の複数箇所にレーザ
ーなどの光学式センサ５２を配置固定し、それら複数の
センサ５２が配置された円周の中心部に配置した円筒形
ワークＷをその中心周りに回転させたりして、円筒形ワ
ークＷの外形を測定し、その測定値に基づいて外周面形
状を検査する手段が知られていた。

【０００３】また、外径の大きい円筒形ワークの外形状
を検査する手段としては、割ゲージやメジャー、リング
ゲージなどを使用して該ワークの外周長を周方向で分割
して人手作業により計測し、それら各計測値と計測位置
とからワークの外形状を割り出す手段も知られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の検査手
段のうち、前者の手段の場合は、ワーク外周面の楕円量
などの変形量は測定できるものの、ワークを真円形状に
自動矯正する上で必要な変形位置及び形状を判別するこ
とができない。また、円筒形ワークを回転させるもので
は、外径の大きいワークを回転させた場合、自重による
撓みが生じて変形状態が変化するために、変形量さえも
正確に測定することができない。そのために、外径の大
きいワークの場合は、後者の人手作業を中心とした手段
を採用せざるを得ず、作業性が非常に悪いばかりでな
く、測定結果にも作業者個々でばらつきが生じやすいと
いう難点があった。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、外周面がいかなる形に変形している円筒形ワークで
あっても、その外形状を自動矯正が可能なように正確か
つ迅速に測定し検査することができる円筒形ワークの外
形検査装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る円筒形ワークの外形検査装置は、円周
方向の一部に切欠部を有し、かつ、その中心周りに回転
可能に固定枠に支持された円環状の回転枠と、この円環
状回転枠の円周方向に等距離を隔てた複数箇所に該回転
枠の回転中心に向かう姿勢で取り付けられて上記円筒形
ワークの外周面との間の距離を検出する複数のセンサ
と、上記複数のセンサのうち円周方向で隣接するセンサ
間の円周方向距離に相当する回転中心角度に亘って上記
円環状回転枠を往復回転駆動する回転駆動機構と、この
回転駆動機構による上記円環状回転枠の回転角度および
上記各センサによる検出距離を取り込んで上記円筒形ワ
ークの外周面形状を演算する演算手段とを備えているこ
とを特徴とするものであり、円筒形ワークを円環状回転
枠の回転中心と同芯に位置固定させた上で、回転駆動機
構を介して円環状回転枠をその中心周りで所定の回転中
心角度に亘って往復回転駆動させることにより、円筒形
ワークの円周方向で複数に分割された外周面部分それぞ
れの距離変化を複数のセンサで検出し、それらセンサに
よる分割外周面部分の検出距離および円環状回転枠の回
転角度を取り込んだ演算手段の演算によって、いかなる
径の円筒形ワークであっても、その外周面全体における
変形量および形状を判別するような検査が可能であり、
このような検査結果が得られることにより、円筒形ワー
クの外形状の自動矯正を可能とすることができる。

【０００７】ここで、上記センサとして、請求項２に記
載のように、上記円環状回転枠の径方向に移動変位可能
で、かつ、円筒形ワークの外周面に押付け移動付勢され
る接触子を有する接触式センサを用いることが好適であ
るが、レーザーセンサのような非接触式センサを用いて
もよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る円筒形ワーク
の外形検査装置およびその検査結果に基づいて作動する
ワークの楕円自動矯正装置を含めたワーク矯正設備の全
体レイアウトを示す概略側面図、図２はその概略平面図
であり、このワーク矯正設備は大別して、円筒形ワーク
の一例として直管部Ｗ１の軸芯方向の一端側に大径フラ
ンジ部Ｗ２を有する管体Ｗをその中心線ＣＬが水平姿勢
にある状態に受止め支持して水平レール１に沿って上記
中心線ＣＬの方向に往復走行する走行台車２と、この走
行台車２の走行方向に沿って並設された管体楕円自動矯
正装置３及び管体Ｗの外形検査装置４とから構成されて
いる。

【０００９】上記走行台車２は、前後それぞれに上記レ
ール１に転載される左右一対づつの走行車輪５，５を軸
支した台枠６と、この台枠６の前後位置それぞれに左右
一対つづ設けた油圧式リフター７，７を介して台枠６に
対して昇降自在に連設された前後一対の昇降枠８，８
と、これら前後一対の昇降枠８，８それぞれに軸受９，
９を介して回転可能に軸支された左右一対の管体受止め
支持用ローラ１０，１０と、上記走行車輪５，５をチェ
ーンなどの無端伝動具を介して回転駆動可能な走行用駆
動モータ１１と、後述する管体楕円自動矯正時において
上記管体受止め支持用ローラ１０，１０の一つを回転駆
動させて該ローラ１０，１０上に受止め支持されている
管体Ｗをその中心線ＣＬの周りに回転駆動させる管体回
転用モータ１２とを備えている。

【００１０】上記管体楕円自動矯正装置３は、上記走行
台車２の通過を許すように固定設備された正面視形状が
門形の固定枠体１３と、この固定枠体１３の左右一対の
縦枠部１３ａ，１３ａ間の中央位置に相当する地下部に
形成したピット１４内に縦姿勢に収納された油圧シリン
ダ１５を介して昇降駆動可能に構成され、上昇姿勢にお
いて管体Ｗの下端外周面部分に下方から当接される管体
矯正用支持具１６と、上記固定枠体１３の左右一対の縦
枠部１３ａ，１３ａ間の上方部に円周方向に間隔を隔て
て複数個配置され、後述する外形検査装置４による検査
結果に基づいて管体Ｗの中心線ＣＬに向けて進出作動し
て管体Ｗの外周面を押圧する管体楕円矯正用押圧具１７
とを備えている。

【００１１】上記管体Ｗの外形検査装置４は、図３に示
すように構成されている。即ち、上記台車２の通過を許
すように固定設置された正面視門形の固定枠１８に、円
周方向の一部、具体的には中心角度９０°の範囲に亘る
切欠部１９を有する円環状の回転枠２０を、図４および
図５に明示するように、その下部の中心角度９０°に亘
る部分が切欠かれて上記固定枠１８に固定された円環状
のＬＭレール２１とこのＬＭレール２１に抜出不能に嵌
合された複数の摺動片２２とを介して、その中心周りに
回転可能に支持させている。この円環状回転枠２０の円
周方向に等距離を隔てた複数箇所、具体的には中心角度
が９０°毎の周方向距離を隔てた箇所には、管体Ｗの外
周面との間の距離を検出する４個の接触式センサ２３が
ブラケット２４を介して上記回転枠２０の回転中心に向
かう径方向姿勢で取り付けられている。

【００１２】また、上記円環状回転枠２０の外周部で上
記門形固定枠１８の左右一対の縦枠部１８ａ，１８ａの
うち一方の縦枠部１８ａの上下中間位置には、正面視略
矩形の支持枠２５が固定されており、この支持枠２５に
図６〜図８に示すように、３個のスプロケット２７，２
８，２８が二等辺三角形の各頂点に配置されているとと
もに、そのうち１つのスプロケット２７がサイクロ減速
機付モータ２６の出力軸２６ａに直結されて該モータ２
６の正逆転切替えに応じて正逆駆動回転自在に構成され
ている。上記円環状回転枠２０の外周面で上記切欠部１
９の一端側に近い箇所とそれから円周方向に離れた箇所
との２箇所に両端が固定係止されたローラチェーン２９
の途中部分が上記３個のスプロケット２８，２７，２８
に屈曲状に掛架されており、以上の各構成によって、上
記モータ２６の正逆転切替えに応じて上記円環状回転枠
２０を上記接触式センサ２３の隣接周方向距離に相当す
る中心角度９０°の範囲に亘って往復回転駆動させる回
転駆動機構が構成されている。なお、上記３つのスプロ
ケット２７，２８，２８のうち１つのスプロケット２８
を取り付けた回転軸２８ａの端部には、円環状回転枠２
０の回転角度を検出するエンコーダ３０が連結されてい
る。また、上記円環状回転枠２０の外周部には、回転停
止時のオーバーランストッパーおよび原点停止オーバー
ランストッパーが固定されているとともに、これらスト
ッパーが当接する当たり部材が上記固定枠１８側に固定
されているが、これらについての図示は省略する。

【００１３】上記各接触式センサ２３は図９〜図１１に
示すように構成されている。即ち、上記管体Ｗの外周面
に対する接触子となる接触ローラ３４をその軸芯周りに
回転可能に支承している可動板３５が、ハイボニックギ
ヤモータ３１およびラックジャッキ３２からなる段取用
ジャッキ３３を介して該段取用ジャッキ３３の両側に配
置したガイドシャフト３６およびスライドシフター３７
によりスライドガイドされる状態で上記円環状回転枠２
０の径方向に直線的に駆動移動変位自在に構成されてい
るとともに、径方向内方へ移動変位させた状態で上記接
触ローラ３４を管体Ｗの外周面に押付け移動付勢するシ
リンダ３８が設けられている。

【００１４】上記接触ローラ３４は、上記管体Ｗの直管
部Ｗ１を検査する時に該直管部Ｗ１の外周面の局所に押
付けられる環状先鋭突起部３４ａと上記管体Ｗのフラン
ジ部Ｗ２を検査する時に該フランジ部Ｗ２の外周面全域
に押付けられる広幅な円柱状部３４ｂとを有する形態に
構成されている。

【００１５】また、上記シリンダ３８の下側部には上記
接触ローラ３４の径方向の移動量を検出するポテンショ
ンメータ３９が設けられ、このポテンションメータ３９
により検出される上記接触ローラ３４の径方向移動量と
上記エンコーダ３０により検出される円環状回転枠２０
の回転角度とを取り込んで上記管体Ｗの外周面形状およ
び変形量を演算する演算手段としてのパソコン（図示省
略する）が設けられている。

【００１６】次に、上記構成の管体矯正設備の動作につ
いて簡単に説明する。まず、走行台車２の管体受止め支
持用ローラ１０，１０上にフランジ部Ｗ２付管体Ｗをそ
の中心線ＣＬが水平姿勢になるように受止め支持させた
上で、該走行台車２をレール１に沿って図１の矢印ｘ方
向に走行移動させることにより、該台車２を上記管体楕
円自動矯正装置３における門形固定枠体１３に対して潜
り通過させる。そして、上記管体Ｗのフランジ部Ｗ２が
上記外形検査装置４における門形固定枠１８および円環
状回転枠２０の切欠部１９の直下位置にまで到達された
時点で上記走行台車２の走行移動を停止する。

【００１７】この走行台車２の停止状態で油圧式リフタ
ー７，７を介して前後一対の昇降枠８，８を上昇させる
ことによって、上記ローラ１０，１０上に受止め支持さ
れている管体Ｗをその中心線ＣＬが上記円環状回転枠２
０の中心と合致するように上昇させて所定の検査態勢と
するとともに、上記外形検査装置４における段取用ジャ
ッキ３３を作動させて円周方向に等間隔で配置されてい
る４個の接触式センサ２３を上記円環状回転枠２０の径
方向内方に直線的に駆動移動変位させ、かつ、各接触式
センサ２３における接触ローラ３４の円柱状部３４ｂを
シリンダ３８を介して上記管体Ｗのフランジ部Ｗ２の外
周面全域に押付ける。

【００１８】続いて、上記外形検査装置４におけるサイ
クロ減速機付モータ２６を作動して３個のスプロケット
２８，２７，２８およびローラチェーン２９を介して上
記円環状回転枠２０を中心角度９０°の範囲に亘って図
３の矢印ａ方向に回転駆動させると、上記各接触式セン
サ２３における先端接触ローラ３４の円柱状部３４ｂが
管体Ｗのフランジ部Ｗの外周面に押付け状態のままで回
転移動する。

【００１９】このような円環状回転枠２０の回転駆動時
の回転角度がエンコーダ３０により検出されて、その検
出値がパソコンに取り入れられる一方、上記円環状回転
枠２０の回転駆動に伴う各接触式センサ２３の回転移動
時において、上記フランジ部Ｗ２の外周面の変形に応じ
て各接触ローラ３４が径方向にそれぞれ各別に移動し、
それら接触ローラ３４の径方向の移動量がポテンション
メータ３９により検出されてその検出値が上記パソコン
に取り入れられる。そして、それら両検出値の演算によ
って上記管体Ｗのフランジ部Ｗ２における変形量および
外周面全体形状を判別するような検査が行われる。

【００２０】上記管体Ｗのフランジ部Ｗ２の検査が終了
したならば、上記サイクロ減速機付モータ２６を逆転さ
せて３個のスプロケット２８，２７，２８およびローラ
チェーン２９を介して上記円環状回転枠２０を中心角度
９０°の範囲に亘って図３の矢印ｂ方向に回転駆動させ
ることにより元の回転位置に復帰させるとともに、段取
用ジャッキ３３を逆方向に作動させて４個の接触式セン
サ２３を上記円環状回転枠２０の径方向外方に直線的に
駆動移動変位させて検出待機姿勢とする。次いで、上記
走行台車２を上記矢印ｘ方向に少し走行移動させて上記
管体Ｗの直管部Ｗ１の一部が上記外形検査装置４におけ
る門形固定枠１８および円環状回転枠２０の切欠部１９
の直下位置にまで到達された時点で上記走行台車２の走
行移動を停止する。

【００２１】この走行台車２の停止状態で、上記段取用
ジャッキ３３を再作動させて上記４個の接触式センサ２
３を上記円環状回転枠２０の径方向内方に直線的に駆動
移動変位させ、かつ、各接触式センサ２３における接触
ローラ３４の環状先鋭突起部３４ａをシリンダ３８を介
して上記管体Ｗの直管部Ｗ１の外周面の局所に押付け
る。それ以降は、上記フランジ部Ｗ２の検査の場合と同
様に、上記サイクル減速機付モータ２６を作動して３個
のスプロケット２８，２７，２８およびローラチェーン
２９を介して上記円環状回転枠２０を中心角度９０°の
範囲に亘って図３の矢印ａ方向に回転駆動させて上記各
接触式センサ２３における先端接触ローラ３４の先鋭突
起部３４ａを管体Ｗの直管部Ｗ１の外周面に押付け状態
のままで回転移動させ、この時の円環状回転枠２０の回
転角度をエンコーダ３０により検出しその検出値をパソ
コン４０に取り入れる一方、上記円環状回転枠２０の回
転駆動に伴う各接触式センサ２３の回転移動時に、上記
直管部Ｗ１の外周面の変形に応じた各接触ローラ３４個
々の径方向の移動量をポテンションメータ３９により検
出しその検出値を上記パソコンに取り入れ、それら両検
出値の演算によって上記管体Ｗの直管部Ｗ１における変
形量および外周面全体形状を判別するような検査が行わ
れる。

【００２２】そして、上記走行台車２を予め設定した量
ごとに移動し停止させながら、上記と同様な動作を繰り
返すことにより、管体Ｗの直管部Ｗ１における変形量お
よび外周面形状の判別検査をその全長に亘って行なえる
ものであり、その結果としてパソコンには管体Ｗの各部
における変形量および外周面形状のデータが保存される
ことになる。

【００２３】上記のようにして、管体Ｗ全長の各部にお
ける外形検査が完了した後は、上記走行台車２を上記管
体楕円自動矯正装置３における門形固定枠体１３に対し
て予め設定した量ごとに移動し停止させ、その停止位置
において、管体回転用モータ１２を介して一つの管体受
止め支持用ローラ１０を回転駆動させて管体Ｗをその中
心線ＣＬの周りに所定角度づつ回転させながら、管体矯
正用支持具１６および複数個の管体楕円矯正用押圧具１
７を上記パソコンに保存されている検査データに基づい
て作動させることにより、製造過程等で発生した管体Ｗ
の変形が自動的に、かつ適正に矯正される。

【００２４】特に、管体Ｗを固定支持させるとともに、
その周囲に等間隔に配置した４個の接触式センサ２３を
管体Ｗの周りに回転移動させることにより、管体Ｗの円
周方向で４分割された外周面部分それぞれの変形量およ
び形状を検出するものであるから、図１２の（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）などのように、管体Ｗがどのように変形し
たものであっても、その外周面全体における変形量およ
び形状を適確に検査し、検査後における管体の自動矯正
に必要なデータを得ることが可能である。

【００２５】また、接触式センサ２３の接触ローラ３４
として、管体Ｗの直管部Ｗ１の外周面の局所に押付けら
れる環状先鋭突起部３４ａと管体Ｗの大径フランジ部Ｗ
２の外周面全域に押付けられる広幅な円柱状部３４ｂと
を有する形態のものを用いることによって、管体Ｗの位
置決め精度が多少悪くとも各部の検査を正確に行うこと
が可能であり、その分だけ管体Ｗの位置決め精度を緩く
設定することができるという利点を有する。

【００２６】なお、上記の実施の形態では、円筒形ワー
クとして、フランジ付管体を対象としたもので説明した
が、中実の円筒形ワークの外形検査にも適用可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外径の大小にかかわらず、また、外周面がいかなる形に
変形している円筒形ワークであっても、その外周面の変
形量だけでなく、変形位置および外周面の全体形状を判
別するような外形検査を正確かつ迅速に行うことがで
き、したがって、検査後に円筒形ワークの変形を機械的
かつ自動的に矯正することが非常に容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る円筒形ワークである管体の外形検
査装置およびその検査結果に基づいて作動する管体の楕
円自動矯正装置を含めた管体矯正設備の全体レイアウト
を示す概略側面図である。

【図２】図１の概略平面図である。

【図３】管体の外形検査装置の拡大正面図である。

【図４】図３の要部の拡大正面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図６】図３のＢ−Ｂ線に沿った要部の拡大横断平面図
である。

【図７】図３のＣ−Ｃ線に沿った要部の拡大側面図であ
る。

【図８】図３のＤ−Ｄ線に沿った要部の拡大縦断面図で
ある。

【図９】接触式センサの拡大正面図である。

【図１０】図９のＥ−Ｅ方向からの矢視図である。

【図１１】図９のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

【図１２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ各種変形状態
の管体の正面図である。

【図１３】従来の円筒形ワークの外形状検査装置の一例
を示す概略正面図である。

【図１４】従来の円筒形ワークの外形検査装置の他の例
を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１８ 固定枠 １９ 切欠部 ２０ 円環状回転枠 ２３ 接触式センサ ３４ 接触ローラ（接触子の例） Ｗ 管体（円筒形ワークの例）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 聡 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 中嶋 利和 兵庫県尼崎市大浜町２丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向の一部に切欠部を有し、かつ、
   その中心周りに回転可能に固定枠に支持された円環状の
   回転枠と、 この円環状回転枠の円周方向に等距離を隔てた複数箇所
   に該回転枠の回転中心に向かう姿勢で取り付けられて上
   記円筒形ワークの外周面との間の距離を検出する複数の
   センサと、 上記複数のセンサのうち円周方向で隣接するセンサ間の
   円周方向距離に相当する回転中心角度に亘って上記円環
   状回転枠を往復回転駆動する回転駆動機構と、 この回転駆動機構による上記円環状回転枠の回転角度お
   よび上記各センサによる検出距離を取り込んで上記円筒
   形ワークの外周面形状を演算する演算手段とを備えてい
   ることを特徴とする円筒形ワークの外形検査装置。
2. 【請求項２】 上記各センサが、上記円環状回転枠の径
   方向に移動変位可能で、かつ、円筒形ワークの外周面に
   押付け移動付勢される接触子を有する接触式センサから
   構成されている請求項１に記載の円筒形ワークの外形検
   査装置。